液压与气压传动教程 液压技术 第2章 液压传动基础知识(17)

在阀门关闭t2=2l/c时刻后，全管长l内的液体压力和体积都已恢复了原状。

这时要特别注意，当在t2=2l/c的时刻末，紧邻阀门的液体由于惯性作用，仍然企图以速度v0向蓄能器方向继续流动。就好像受压的弹簧，当外力取消后，弹簧会伸长得比原来还要长，因而处于受拉状态。这样就使得紧邻阀门的第一层液体开始受到“拉松”，因而使压力突然降低Δp。同样第二层第三层依次放松，这就形成了减压波面，仍以速度c向蓄能器方向传去。当阀门关闭t3=3l/c时刻后，减压波面到达水管入口处，全管长的液体处于低压而且是静止状态。这时蓄能器中的压力高于管中压力，当然不能保持平衡。在这一压力差的作用下，液体必然由蓄能器流向管路中去，使紧邻管路入口的第一层液体层首先恢复到原来正常情况下的速度和压力。这种情况依次一层一层地以速度c由蓄能器向阀门方向传播，直到经过t4=4l/c时传到阀门处。这时管路内的液体完全恢复到原来的正常情况，液流仍以速度v0由蓄能器流向阀门。这种情况和阀门未关闭之前完全相同。因为现在阀门仍在关闭状态，故此后将重复上述四个过程。如此周而复始地传播下去，如果不是由于液压阻力和管壁变形消耗了一部分能量，这种情况将会永远继续下去。

图2-32表示在紧邻阀门前的压力随时间变化的图形。由图看出，该处的压力每经过2l/c

时间段，互相变换一次。

图2-32是理想情况。实际上由于液压阻力及管壁变形需要消耗一定的能量，因此它是一个逐渐衰减的复杂曲线，如图2-33所示。

图2-32在理想情况下冲击压力的变化规律 图2-33实际情况下冲击压力的变化规律

2. 2. 液压冲击压力

下面定量分析阀门突然关闭时所产生的冲击压力的计算。见图2-31，设当阀门突然关闭时，在某一瞬间Δt时间内，与阀紧邻的一段液体mn先停止下来，其厚度为Δl，体积为AΔl，质量为ρAΔl，此小段液体Δt时间内受上面液层的影响而压缩，尚在流动中的液体以速度v0流入该层压缩后所空出的空间。

若以p0代表阀前初始压力，而以(p0+Δp)代表骤然关闭后的压力。若mm段面上的压力为(p0+Δp)，而nn段面上为p0，则在Δt时间内，轴线方向作用于液体外

力的冲量为(-ΔρAΔt)。同时在液体层mn的动量的增量值为(-ρAΔlv0)。对此段液体运用动量定理，可得：

(2-78)

如阀门不是一下全闭，而是突然使流速从v0下降为v，则Δp应具有如下形式

(2-79)

式中：c为冲击波传播速度(又称水锤波速度)，c=Δl/Δt。

3.液流通道关闭迅速程度与液压冲击 设通道关闭的时间为ts，冲击波从起始点开始再反射到起始点的时间为Ts，则

Ts可用下式表示：

(2-80)

式中：l为冲击波传播的距离，它相当于从冲击的起始点(即通道关闭的地方)到蓄能器或油箱等液体容量比较大的区域之间的导管长度。

如果通道关闭的时间t＜T，这种情况称为瞬时关闭，这时液流由于速度改变所引起的能量化全部转变为液压能，这种液压冲击称为完全冲击(即直接液压冲击)。

如果通道关闭的时间t＞T，这种情况称为逐渐关闭。实际上，一般阀门关闭时间还是较大的，此时冲击波折回到阀门时，阀门尚未完全关闭。所以液流由于速度改变所引起的能量变化仅有一部分(相当于T/t的部分)转变为液压能，这种液压冲击称为非完全冲击(即间接液压冲击)。这时液压冲击的冲击压力可按下述公式计算：

(2-81)